Question

8．FeSO₄•7H₂O俗称“绿矾”，是一种蓝绿色晶体．某课外活动小组同学在实验室发现一瓶绿矾已部分变质，拟用该试剂为原料，重新制取FeSO₄•7H₂O晶体，并测定其纯度．
[查阅资料]
①绿矾化学性质常不稳定，在潮湿空气中F逐渐氧化变质，久置的绿矾溶液逐渐变为黄
色，并出现棕黄色浑浊；
②硫酸亚铁的溶解度随温度升高而增大．
[制备晶体]
①取一定量已变质的“绿矾”于烧杯中，加适量水，搅拌，得到棕黄色悬浊液．
②加入一定量稀H₂SO₄和过量铁屑，在60℃左右水浴中加热，充分反应，待溶液完全
变为浅绿色为止．
③趁热过滤，并用少量热水洗涤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶．
④待结晶完毕后，过滤出晶体，用少量冰水洗涤，再用滤纸吸干水分，最后放人广口瓶
中密闭保存．
请回答下列问题：
（1）完成久置绿矾溶液在空气中变质反应的离子方程式：
□Fe²⁺+□O₂+□6H₂O═□Fe³⁺+□4Fe（OH）₃↓
（2）实验步骤②中加入稀硫酸的目的是溶解Fe（OH）₃沉淀，防止FeSO₄水解
（3）实验步骤③中趁热过滤目的是减少过滤时FeSO₄损失．
（4）实验中两次用到过滤操作，完成该操作的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗．
[测定纯度]
有同学认为，制备过程中可能有少量Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，导致产品不纯．他们设计了如下方案测定产品的纯度．

请回答下列问题：
限选试剂：NaOH溶液、KSCN溶液、H₂O₂溶液、苯酚稀溶液、K₃[Fe（CN）₆]溶液、BaCl₂溶液
（5）检验产品中是否含有Fe³⁺的无机试剂最好是：KSCN溶液．
（6）试剂X是：K₃[Fe（CN）₆]溶液．
（7）产品中FeSO₄•7H₂O（摩尔质量为278g/mol）的含量为：$\frac{417{m}_{2}}{296{m}_{1}}$×100%（用质量分数表示）．

Answer 1

分析 （1）久置的绿矾溶液逐渐变为黄色，并出现棕黄色浑浊，说明亚铁离子被氧化为铁离子和氢氧化铁沉淀，反应物是铁和氧气、水发生反应生成铁离子、氢氧化铁，结合电荷守恒和原子守恒配平书写；
（2）加入一定量稀H₂SO₄和过量铁屑，用于溶解氢氧化铁，铁和铁离子反应生成亚铁离子，硫酸可以抑制亚铁离子的水水解；
（3）②加入一定量稀H₂SO₄和过量铁屑，在60℃左右水浴中加热，充分反应，待溶液完全变为浅绿色为止，③趁热过滤，并用少量热水洗涤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶，温度太低会析出晶体，实验步骤③中趁热过滤目的防止硫酸亚铁损失；
（4）依据过滤装置分析仪器；
（5）检验铁离子用KSCN溶液，铁离子遇到KSCN溶液变血红色；
（6）m₁g产品加入水和稀硫酸溶解得到溶液，在溶液中加入足量试剂X过滤得到m₂固体判断试剂X应是错的亚铁离子的试剂K₃[Fe（CN）₆]溶液；
（7）依据铁元素守恒计算．

解答 （1）久置的绿矾溶液逐渐变为黄色，并出现棕黄色浑浊，说明亚铁离子被氧化为铁离子和氢氧化铁沉淀，反应物是铁和氧气、水发生反应生成铁离子、氢氧化铁，结合电荷守恒和原子守恒配平书写得到离子方程式为：12Fe²⁺+3O₂+6H₂O=8Fe³⁺+4Fe（OH）₃↓，
故答案为：12；3；6；H₂O；8；4；Fe（OH）₃↓；
（2）加入一定量稀H₂SO₄和过量铁屑，在60℃左右水浴中加热，充分反应，待溶液完全变为浅绿色为止得到硫酸亚铁溶液，加入稀硫酸的目的是溶解Fe（OH）₃沉淀，防止FeSO₄水解，
故答案为：溶解Fe（OH）₃沉淀，防止FeSO₄水解；
（3）温度太低会析出晶体，所以要趁热过滤，减少过滤时FeSO₄损失，
故答案为：减少过滤时FeSO₄损失；
（4）实验中两次用到过滤操作，完成该操作的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗，
故答案为：玻璃棒、漏斗；
（5）检验产品中是否含有Fe³⁺的无机试剂最好是KSCN溶液，所以检验铁离子用KSCN溶液，铁离子遇到KSCN溶液变血红色，
故答案为：KSCN溶液；
（6）m₁g产品加入水和稀硫酸溶解得到溶液，在溶液中加入足量试剂X过滤得到m₂固体判断试剂X应是错的亚铁离子的试剂K₃[Fe（CN）₆]溶液，
故答案为：K₃[Fe（CN）₆]溶液；
（7）m₁g产品加入水和稀硫酸溶解得到溶液，在溶液中加入足量试剂X过滤得到m₂固体为Fe₃[Fe（CN）₆]₂，依据铁元素守恒得到产品中FeSO₄•7H₂O（摩尔质量为278g/mol）的含量=$\frac{\frac{{m}_{2}g}{592g/mol}×3×278g/mol}{{m}_{1}}$×100%=$\frac{417{m}_{2}}{296{m}_{1}}$×100%，
故答案为：$\frac{417{m}_{2}}{296{m}_{1}}$×100%．

点评 本题考查了物质组成的探究和组成的实验探究，物质含量的测定，主要是离子性质的分析和检验方法，题目难度中等．